우리나라 전통주거 문화에서 빠질 수 없는 것이 구들이다. 구들에 의한 난방 방법은 세계에서 우리나라가 유일하다. 그런데 간혹‘온돌’과 ‘구들’을 혼동하는 경우가 있다. 그런데 온돌(溫突)은 한자로 기술한 명칭이고 순수 우리말은 ‘구들’이다. 구들은 ‘구운돌’에서 유래한 것으로 추정되는데, 여러 줄의 방고래로 된 방바닥 밑으로 열기를 흘려보내 구들장을 달구는방식으로 열을 축열저장해 방을 덥히는 난방 방법이다. 매서운 한겨울,아궁이를 통해 장작으로 불을 지핀 아랫목에 몸을 녹이던 추억을 되찾아보자. 구들의 작용원리 ▶ 구들의 원리를 직접 불을 지핀다는 가정 하에 따라가 보자. 땔감이 타면 아궁이에 공기는 가열된다. 이 열기는 연기와 함께 아궁이후렁이 위쪽으로 빠르게 상승하게 된다. 즉, 뜨거운 공기는상승하고 차가운 공기는 하강하는 대류현상이 일어나는 것이다. 이러한 원리로 데워진 열기가 밖으로 나가지않고 구들 속으로 들어가게 된다. ▲ 전통구들 단면도 ①아궁이 ②아궁이후렁이 ③부넹기 ④구들개자리 ⑤구들고래 ⑥고래개자리⑦굴뜩 ⑧굴뚝개자리 ⑨구새 ⑩궷돌 ⑪구들장 ⑫불맞이(돌) ▶ 열기는 부넹기의 좁은 통로를 지난다. 이때 열기의 이동 속력이 빨라지면서 부넹기에서 열기의 압력은 낮아진다. 이는과학의 원리와 맥을 같이 한다. 즉 공기나 액체와 같은 유체는 지나가는 길이 넓은 곳에서 좁은 곳으로이동하게 되면 속력이 빨라지고 압력은 낮아진다. 따라서 부뚜막보다 부넹기에서 압력이 낮기 때문에 부넹기는열기를 효과적으로 빠르게 빨아들여 구들개자리로 넘겨주는 역할을 한다. ▶ 구들개자리에서는 열기가 부뚜막에서 부넹기로 이동할 때와 반대현상이일어난다. 부넹기의 좁은 통로에서 구들개자리의 넓은 통로로 열기가 이동하기 때문이다. 즉 구들개자리에서 열기의 속력이 급격히 떨어지면서 천천히 소용돌이 흐름(와류)이 생기면서 속도가 조절된다. 일시에 고래 쪽으로 열기가 이동되지않고 구들개자리에서 한동안 머물게 되는 것이다. 이처럼 구들개자리는 열기가 저장하는 창고역할을 하는셈이다. 구들 전개도 ▶ 구들장 바로 아래를 지나는 위 부분의 열기는 구들장을 데우면서 여러갈래의 고래로 진입한다. 그리고 구들개자리로 들어간 열기는 와류로 인해 그곳에 있던 차가운 공기와 열교환을하게 된다. 이처럼 열기는 여러 개의 고래로 분배되어 들어가 방 전체를 고루 따뜻하게 해준다. ▶ 고래로 들어간 열기는 다시 고래 머리 부분의 넓은 공간을 만나게된다. 여기서 또 한번 열기의 이동 속력이 줄어든다. 이곳의열기 중 온도가 가장 높은 공기가 위로 올라가 구들장 바로 아래로 서서히 흘러가면서 구들장을 가열한다. 이로인해 공기는 점점 냉각돼 결국 고래 바닥으로 내려오고 일부는 고래개자리로 흘러간다. ▶ 한편 냉각된 공기가 점점 고래 바닥으로 흘러 구들개자리 쪽으로 이동하게되면 뜨거운 고래개자리 부위와 만나 데워지고 다시 구들장 쪽으로 상승하게 된다. 고래에서 전체적으로대류현상이 일어나는 것이다. 이러한 대류현상은 아궁이 쪽이 넓고 굴뚝 쪽으로 갈수록 점점 좁아지는 고래의모양에 기인한다. 고래 꼬리 쪽으로 갈수록 냉각되는 공기는 고래 바닥으로 흘러 내려가면서 어느 한 곳에머물지 않고 점점 낮아지는 고래의 머리 쪽으로 이동하게 되는 것이다. ▶ 좁은 꼬리 부분의 고래를 통과해서 넓은 공간의 고래개자리로 넘어간공기는 또 다시 이동속력이 줄어든다. 여기서 여러 개의 각 고래에서 나오는 다른 온도의 공기가 한데모여 고루 섞인다. 동시에 온도의 고저에 따라 공기는 위아래로 층을 형성하게 된다. 이때 남아있던 열기가 고래개자리 위 부분의 구들장을 가열하면서 서서히 실외 굴뚝개자리로 흘러가서 굴뚝을 통해대기로 방출 되는 것이다. 열에너지를 저장했다가 천천히 방출시킨 선조들의 지혜 우리 전통적인 구들의 원리에는 놀라운 선조의 지혜가 속속들이 배어 있다. 단적인 예로 구들장의 윗목과 아랫목은 두께를 달리한다. 아랫목은불을 지피는 아궁이와 가까워 너무 뜨거워질 수 있으므로 두꺼운 돌에다 진흙을 겹겹이 바른다. 이로 인해아랫목의 구들장에는 많은 열을 오랫동안 저장할 수 있다. 반면 윗목은 아랫목과의 온도차를 줄이기 위해구들장을 비교적 얇게 배치한 것이다. 그래서 방이 식을 때도 아궁이에서 열 공급이 중단된 후 아랫목에저장된 열이 점점 방출되면서 고래에서의 대류로 인해 윗목의 구들장도 급속히 냉각되지 않게 되는 것이다. 페치카, 스팀과 같은 서양의난방법은 우리의 난방법과 근본적으로 다르다. 실내 공기를 직접 데우는 방식으로 대류현상으로 하부의 차가운공기가 데워져 위로 올라가고 상부에 있던 차가운 공기는 내려오는 ‘상열하냉(上熱下冷)’의 온도 분포가 형성된다. 이러한 층 형성은 건강에 이상적인 ‘두냉족열(頭冷足熱)’에 반하는 상태이다. 반면우리의 구들은 바닥을 데워서 아래 공기는 따뜻하고 위 공기가 차가운 형태라 건강에 이로운 형태를 띤다. 난방비 절감되는 전기고래구들 현대에 들어 난방법이 크게 바뀌었으나 아직까지 우리는 바닥난방을 유지하고있다. 파이프가 고래의 역할을 고래를 지나던 열기는 보일러에서 데워지는 뜨거운 물로 대체된 온돌방에살고 있는 것이다. 이러한 고유의 문화적 산물인 구들의 전통을 이어가면서도 이를 보다 편리하게 이용할수 있어야 할 것이다. 이러한 기술개발의 핵심은 바로 전통구들에서 볼 수 있듯이 바닥에 많은열에너지를 저장하였다가 천천히 열기를 방출하는 열에너지의 옥내체류시간을 길게 하는 것이다. 그 대표적인예가 바로 전자겹구들이다. 전통구들을 여러 겹으로 설치하여 축열 기능을 여러 겹으로 하고 값싼 심야전기를이용하여 히터에서 나온 열이 여러 겹의 고래(공동), 강판거푸집, 구들장 등을 통과하면서 복사대류와 전도현상을 복합적이고 폐쇄적인 열교환을 하게 하여 열에너지를 겹구들에 오랫동안머물게 하는 것이다. 전기 공급이 없는 낮 시간에도 늘 따뜻하게 할 수 있는데, 실험결과 에너지가 기존의 난방방식에 비해 약 80% 절감되는 효과를거둘 수 있다. | 
자연의소리 (sonho***)님 
추천 1 조회 1045 2014.02.27 08:09 신고 
